1. les souches et les Conditions de la Culture
Remarque : La communauté orale synthétique a été composée par souches communément présents dans le microbiome oral3.
- Obtenir les souches suivantes de l’American Type Culture Collection (ATCC) : Aggregatibacter actinomycetemcomitans (ATCC 43718), Fusobacterium nucleatum (ATCC 10953), Porphyromonas gingivalis (ATCC 33277), Prevotella intermedia (ATCC 25611), Streptococcus mutans (ATCC 25175), Streptococcus sobrinus (ATCC 33478), Actinomyces naeslundii (ATCC 51655) Streptococcus gordonii (ATCC 49818), Actinomyces viscosus (ATCC 15987) et Streptococcus mitis (ATCC 49456).
- Acquérir Veillonella parvula du Leibniz Institute DSMZ-allemand Collection de micro-organismes et Cultures cellulaires (DSM 2007), Streptococcus sanguinis de la Collection de bactéries BCCM/LMG (LMG 14657) et d’utiliser Streptococcus salivarius souche TOVE-R9et Streptococcus oralis10.
2. développement d’un représentant communautaire multispécifique du Microbiome Oral
NOTE : Générer une communauté synthétique afin de simuler la capacité potentielle de l’adhérence des bactéries orales à l’épithélium du tube digestif en vitro . Cultiver des bactéries sur des géloses au sang additionnés de 5 hémine μg/mL, 1 ménadione μg/mL et défibriné stérile 5 % de sang de cheval, comme décrit dans Hernandez-Sanabria et al. (2017) 11. en bref :
- Dissoudre 100 mg d’hémine dans 2 mL de 1 NaOH M, ajouter 100 mL d’eau distillée d’autoclavés. Stocker dans un récipient sombre. Stériliser à travers un filtre de 0,22 µm, avant d’ajouter au milieu.
- Dissoudre 100 mg de ménadione dans 20 mL d’éthanol à 96 %. Stériliser à travers un filtre de 0,22 µm, avant d’ajouter au milieu.
- Préparer 1 L de sang Agar (voir Table des matières) selon les instructions du fabricant et les stériliser. Laisser refroidir avant d’ajouter du sang de cheval et les suppléments. Mélanger et verser les plaques.
- Préparer les mis à jour le cerveau coeur Infusion (BHI) bouillon comme indiqué précédemment12. Ajouter 5 μg/mL d’hémine et 1 μg/mL de ménadione après la stérilisation.
- Répartir 9 mL du milieu dans Hungate tubes et fermer avec un bouchon de caoutchouc et d’un aluminium. Rincer les tubes avec N2/co2 (90 % / 10 %).
- Récupérer 1 mL de milieu anaérobie avec une seringue et le placer dans un tube de microtubes de 1,5 mL. Choisir des colonies individuelles de chaque espèce bactérienne et remettre en suspension dans le milieu de transfert dans l’anaérobie BHI mis à jour le. Incuber pendant 48 h à 37 ° C, à l’exception de S. salivarius, qui doivent être incubées pendant 24h.
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Si nécessaire, vérifier la pureté des cultures avant d’assembler la communauté synthétique. En bref :
- Extraire l’ADN des cultures liquides comme Hernandez-Sanabria et al. (2010) 13 et amplifier le gène de l’ARNr 16 s en utilisant les amorces 27F (AGAGTTTGATYMTGGCTCAG) et 1492R (TACGGYTACCTTGTTACGACT) et le programme suivant : 5 minutes à 95 ° C, 30 cycles de 95 ° C pendant 1 min, 55 ° C pendant 1 min et 72 ° C pendant 1,5 min, suivi d’une extension finale de 5 min à 72 ° C.
- Purifier le produit PCR avec un commercial nécessaire (voir la Table des matières), suivant les instructions du fabricant.
- Effectuer la réaction de séquençage des produits purifiés dans un volume total de 10 μL contenant 0,5 μL de teindre (voir Table des matières), 3.2 pmol d’amorce de M13f (CGCCAGGGTTTTCCCAGTCACGAC), 2,0 μL de 5 x tampon de séquençage et 20 ng du modèle, en utilisant un système commercial séquençage avec kit (voir Table des matières).
NOTE : Nous avons eu cette procédure réalisée sur le marché.
- Effectuer une recherche BLAST sur toutes les séquences (http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi) pour déterminer le taxon connu plus proche de vous et de comparer avec la séquence de la souche d’origine à l’aide de l’outil en ligne de classificateur de RDP (http://rdp.cme.msu.edu/) et le SINA Service d’alignement (https://www.arb-silva.de/aligner/).
- Mesurer le nombre de cellules à la fin de l’incubation, utilisant la cytométrie en flux et tache de SYBR Green/Propidium iodure comme décrit dans Hernandez-Sanabria et al. (2017) 11. diluer les cultures à 105 cellules mL-1, à l’aide de modification BHI.
- Ajouter 1 mL de S. mitis dans 75 mL de BHI anaérobie et incuber jusqu'à la phase stationnaire (6 h). Suite, recueillir 0,75 mL de chaque souche diluée et mélanger dans des conditions anaérobies.
- Une fois que toutes les cultures ont été mitigés, prélever 1 mL du microcosme et ajouter à la 75 mL de BHI. Incuber la communauté synthétique moins de 10 % de CO2, 10 % H2, 80 % N2 pendant 48 h à 37 ° C et 200 tr/min (voir Table des matières).
- Mesurer la densité des cellules comme 2.8. avant de présenter la communauté pour le modèle de cellule. Composition de la communauté pouvant être évaluée par quantitative PCR en temps réel, en utilisant les amorces et recuit de températures au tableau 1 de Slomka et al. (2017) 10. en outre, utiliser séquençage d’amplicon du gène ARNr 16 s pour fournir des informations sur les membres fondateurs présents13,14. Pour chaque protocole qui confirme l’identité, utilisez ARNC comme gabarit pour indiquer les bactéries activement transcription des protéines et utiliser l’ADN comme gabarit pour révéler la présence/absence des souches.
3. pratiques de Culture cellulaire générale
Remarque : Pour les aspects généraux de la culture cellulaire, les auteurs renvoient à maître et Stacey (2007)15. Obtenir des lignées de cellules utilisées à partir de la Collection d’authentifié Cell Cultures européennes (Caco-2 ECACC 86010202 et HT29-MTX-E12 ECACC 12040401, la santé publique en Angleterre, UK). Réactifs pour culture cellulaire peuvent être achetés (voir Table des matières), sauf indication contraire.
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Entretien et passage des lignées de cellules Caco-2 et HT29-MTX
NOTE : Cellules Caco-2 et HT29-MTX sont couramment cultivées dans des flacons de culture de tissu 25 cm2 contenant le support DMEM supplémenté (tableau 1). Les cellules sont trypsinisées lorsque confluence de 60 à 70 % est atteint.
- Enlever le milieu de culture cellulaire de ces flacons. Laver deux fois avec 5 mL de PBS sans /Mg Ca++++.
- Ajouter 2 mL d’une solution de 0,5 mg/L de la trypsine et acide 0,22 g/L d’éthylène diamine tétraacétique (EDTA). Distribuer la solution de trypsine en déplaçant doucement la fiole. Prélever 1,5 mL de la solution de trypsine et incuber la fiole à 37 ° C pendant 10 min.
- Sous le microscope, vérifier si les cellules sont détachent de la surface du ballon. Incuber pendant 5 min supplémentaire si nécessaire.
- Ajouter 5 mL de milieux de culture cellulaire complétée dans le ballon pour inactiver la trypsine. Pipette de haut en bas pour obtenir une suspension homogène de cellule unique.
- Immédiatement, prendre un 50 µL aliquote de la suspension cellulaire et le mélanger avec une solution stérile de bleu Trypan 0,4 % dans une proportion de 1:1 (v/v) pour les cellules Caco-2 ou 1:5 v/v pour HT29-MTX. Mix de pipetage et de charge dans une chambre de comptage (voir Table des matières).
- Compter les cellules viables (globules blancs lumineux) au microscope (voir les instructions du fabricant).
- Semences dans une fiole de nouveau à une densité de 4 x 105 cellules/cm2 et 1 x 104 cellules/cm2, Caco-2 et HT29-MTX, respectivement.
NOTE : (1) Caco-2 cellules se différencient et forment des jonctions serrées, atteignant une fois confluence. Il est extrêmement important d’éviter les over-confluence avant la trypsinisation. Prolifération de cellules dans ballon peut causer échec en détachement cellulaire après trypsinisation ou cellule de touffes. (2) les cellules HT29-MTX sont productrices de mucus des cellules à activité métabolique intense16. Ces fonctionnalités peuvent provoquer une acidification rapide des milieux de culture cellulaire, surtout si les cellules sont à haute densité. Un tampon HEPES peut être ajouté au milieu de culture cellulaire (tableau 1) pour maintenir le pH entre 7 et 7.2. Si le pH baisse, moyen peut être échangés lorsque confluency est inférieur à 50 %. Toutefois, si confluency > 50 %, la culture de cellule doit être fractionnée.
4. montage d’un modèle de cellule compartiments simulant l’Interface hôte-microbe de Gut
Remarque : Remplir la co-culture en double des puits de chambre (diamètre 24 mm, pore taille 0,4 μm ; voir Table des matières).
- Ajouter 1,5 mL de milieux de culture cellulaire complet au compartiment apical et 2 mL à la basale. Les incuber pendant 20 à 30 min obtenir une répartition uniforme de la suspension cellulaire lors de l’ensemencement.
- Trypsinize la culture de cellules Caco-2 et HT29-MTX tel que décrit à l’article 3. La procédure de la trypsinisation respecter avec précision pour obtenir une répartition homogène des deux lignées de cellules, dans une suspension monocellulaire, sans amas.
- Compter les cellules viables comme décrit dans 3.1.8.
- Ajuster la densité des cellules à 6,5 x 104 cellules/cm2 dans une proportion de 90/10 de cellules Caco-2/HT29-MTX.
- Homogénéiser les suspensions cellulaires et ajouter le volume correspondant de cellules Caco-2 et HT29-MTX dans un récipient stérile pré-remplie avec les milieux de culture cellulaire complétée. Retirez le support préalablement incubé du côté apical de la chambre par aspiration.
- Doucement la suspension cellulaire de la composition de pipetage et transférer 1,5 mL dans le compartiment apical des inserts chambre. La procédure d’amorçage nécessite une constante homogénéisation de la suspension cellulaire, car les cellules ont tendance à sédiments. Selon l’expérience de l’utilisateur et la vitesse de travail, suspension de cellules doit être mélangée après la distribution de 1 à 3 puits.
- Déplacer les plaques doucement vers l’arrière et vers l’avant, puis à droite à gauche à droite (5 à 10 fois) pour obtenir un même propagation des cellules dans le puits. Transfert à l’incubateur et répétez le mouvement des plaques.
- Maintenir la co-culture de cellules Caco-2/HT29-MTX pendant 15 jours, rafraîchissant basales et apicales compartiments tous les 2 jours avec DMEM supplémenté. Passé ce délai, les milieux de culture cellulaire peut être changé à DMEM supplémenté sans solution antibiotique/antimycosiques.
- Maintenir le système jusqu'à 20 à 21 jours après l’ensemencement en actualisant le milieu tous les 2 jours.
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Mesurer l’intégrité de la barrière épithéliale avant de commencer l’essai, à l’aide d’un système de résistance électrique (voir Table des matières), suivant les instructions du fabricant.
- S’assurer que les équipements TEER est entièrement chargée (> 24h) avant le début des mesures.
- L’équipement TEER débrancher de l’alimentation et la couverture avec un sac en plastique autoclave. Faire un trou dans le sac pour introduire l’électrode et la brancher dans le port d’entrée du compteur. Vaporiser d’eau/éthanol 70 % (v/v) avant d’introduire l’équipement TEER dans l’armoire de flux.
- Pour désinfecter l’électrode, plonger les extrémités des électrodes dans la solution d’éthanol/eau (v/v) de 70 % pendant 15 min. autoriser pour sécher à l’air pendant 15 s. Rincer l’électrode dans les milieux de culture cellulaire pré chauffé.
- Prenez les cellules hors de l’incubateur et permettre aux cellules à température ambiante à l’intérieur de l’enceinte à flux.
- Assurez-vous que le compteur est débranché du chargeur. Réglez le commutateur mode Ohms et tournez le commutateur d’alimentation sur.
- Mesurer la résistance de la cellule en immergeant l’électrode avec l’extrémité plus courte de la notice et la plus longue pointe du puits. Tenir l’électrode à un angle de 90° pour l’insert de la plaque.
5. bactérienne survie In Vitro Gastrointestinal Transit aux Conditions suivantes
NOTE : Préparer la digestion simulée fluides suivant le protocole de Minekus et al. (2014) 17, avec les modifications décrites ci-dessous. Préparer toutes les dilutions avec de l’eau ultrapure. Filtre-stériliser toutes les solutions à travers une 0,22 µm et effectuez la procédure de digestion dans des conditions stériles.
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Digestion par voie orale :
- Placer 3 mL des communautés bactériennes dans un tube stérile de 50 mL, mélanger avec 3 mL de liquide salive simulée (SSF), contenant (en mmol L-1) : KCl, 15.1 ; KH2PO4, 3,7 ; NaHCO3, 6,8 ; MgCl2(H2O)6, 0.5, (NH4) CO3, 0,06 ; HCl, 1.1 ; CaCl2(H2O)2, 0,75. Ajouter 75 U/mL de α-amylase de salive humaine Type IX-A et de la mucine de 2 g/L de type porcin estomac II à la SSF.
- Incuber le mélange pendant 2 min, à 37 ° C et 100 tr/min. Prélever un échantillon de 2 mL pour l’extraction d’ADN et la quantification de cytométrie en flux (S1).
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Digestion gastrique :
- Ajouter 4 mL de liquide gastrique simulé (SGF), contenant (en mmol L-1) : KCl, 6,9 ; KH2PO4, 0,9 ; NaHCO3, 25 ; NaCl, 47,2 ; MgCl2(H2O)6, 0,1, (NH4) CO3, 0,5 ; HCl, 15.6 ; CaCl2(H2O)2, 0,075. En outre, la SGF contenait 2 g/L de mucine de type porcin estomac II.
- Mesurer le pH et ajuster le pH 3 avec du 1 HCl M, si nécessaire. Incuber à 37 ° C et 100 tr/min. Prélever un échantillon de 2 mL (S2).
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Digestion de l’intestin grêle :
- Ajouter 4 mL de liquide intestinal simulé (SIF) contenant (en mmol L-1) : KCl, 6,8 ; KH2PO4, 0,8 ; NaHCO3, 85 ; NaCl, 38,4 ; MgCl2(H2O)6, 0,33 ; HCl, 8.4 ; CaCl2(H2O)2, 0,3 ; le tube de digestion.
- Ajuster le pH 7 avec 1 NaOH M, si nécessaire. Incuber à 37 ° C et 100 tr/min. Prélever un échantillon de 2 mL (S3).
6. capacité de colonisation bactérienne In Vitro Gastrointestinal Transit aux Conditions suivantes
- Centrifuger à 2 mL de la digestion de l’intestin grêle, pendant 10 min à 2 650 x g.
- Retirez le surnageant et le culot bactérien se mêlent 5 mL de milieu DMEM sans antibiotique et antimycosiques.
- Tache et quantifier les cellules intactes ou endommagées à l’aide d’un cytomètre de flux (voir Table des matières), tel que décrit par Hernandez-Sanabria et al. (2017) 11.
- Ajuster la densité cellulaire à 105 cellules viables/mL en diluant en DMEM supplémenté sans antibiotique et antimycosiques.
- Retirez le support apical du système transwell et ajouter 1,5 mL de la suspension bactérienne. Co-culture le système pendant 2 h dans des conditions de culture cellulaire générale (37 ° C, humidité de 95 %, 5 % de CO2).
Remarque : Cette fois peut être prolongée jusqu'à 48 heures, selon le protocole expérimental requis. La co-culture peut être maintenue dans une étuve à différente de celui utilisé pour l’entretien de la cellule courante, pour éviter les contaminations.
- Mesurer les valeurs TEER après l’incubation, pour évaluer l’intégrité de la barrière épithéliale, comme décrit dans 4.11.
- À l’issue de la période d’incubation, retirez les supports apicales et recueillir 0,5 mL pour approfondir les analyses (S4). Un sous-échantillon de médias peut être utilisé pour l’évaluation de la viabilité cellulaire par dosage de Lactate déshydrogénase (LDH) (voir la Table des matières), suivant les instructions du fabricant.
- Ajouter 0,5 mL de 10 mM de N-acétylcystéine dans HBSS (CNA-tampon) pour solubiliser le mucus produit par la HT29-MTX et récupérer les bactéries adhérentes. Incuber les plaques à 37 ° C pendant 1 h, sous agitation (135 tr/min, voir Table des matières).
- Récupérer le CNA-HBSS dans un tube de microcentrifuge (S5) et laver deux fois par les cellules avec 1 mL SPD.
- Ajouter 0,5 mL de 0,5 % Triton X-100 (p/v) sur le dessus les monocouches, perturber les cellules en pipettant également, récupérer le liquide et le vortex pour 1 min. vitesse est crucial pour éviter d’endommager les cellules bactériennes avec du détergent.
- Centrifuger les cellules pendant 5 min à 2 650 x get séparez le surnageant (S6) et le culot (S7).
7. analyse de l’échantillon
NOTE : Analyser les échantillons recueillis (S1-S7) pour évaluer la viabilité bactérienne et adhérence potentiel aux cellules intestinales, suite à une digestion gastro-intestinale simulée.
- La viabilité bactérienne : passer les échantillons S1-S5 deux fois à travers un 0,45 µm et quantifier des cellules bactériennes à l’aide de live/dead cell coloration et cytométrie en flux, comme indiqué dans l’étape 2.811.
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Adhérence potentiel : préparer des dilutions en série (-1 à -8) pour S1-S6 et ensemencer 10 µL en gélose au sang et modifié les plaques BHI. Incuber à 37 ° C dans des conditions anaérobiques pendant 24 à 48 h. plaque le même volume de S7 non dilué.
- Identification taxonomique des bactéries adhérentes :
- Prélever des colonies individuelles avec une boucle de la culture et de resuspendre chacun sur 10 µL d’eau exempte de nucléase. Prélever 4 µL de cette suspension et utilisez-le comme modèle pour l’amplification PCR du gène de l’ARNr 16 s en utilisant les amorces et les conditions décrites au 2.7.1.
- Effectuer le séquençage suivant le protocole en 2.7.3 et la validation de la séquence à l’aide de la procédure incluse dans 2.7.4.
- Faire une analyse en aval telles que total extraction de l’ADN, séquençage qPCR quantification ou 16 s ARNr amplicon, extraction de l’ARN et transcriptomique profilage comme vous le souhaitez plus.
NOTE : Quantification de cytométrie de flux a été réalisée immédiatement après le prélèvement. Comme un contrôle pour cellules perméabilisées de membrane, a été utilisé un échantillon exposé à 70 ° C pendant 3 min. Bruit de fond a été évaluée en mesurant avec la cytométrie en flux, les fluides de la digestion ou les échantillons obtenus à partir du modèle de culture cellulaire sans bactéries. Chaque échantillon a été mesuré en triple exemplaire.